DE19532428A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Zusatzsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Übertra­ gung von Zusatzsignalen der im Oberbegriff der Patentan­ spruch 1 näher bezeichneten Art, sowie auf eine zur Durch­ führung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruch 12 bezeichneten Art. Ein solches Verfahren ist in vielen Veröffentlichungen zum RDS- Verfahren beschrieben, z. B. in "Digitale Technik für Rundfunk und Fernsehen" R. v. Decker-Verlag 1995 von Paul Dambacher im Abschnitt 2.2 auf den Seiten 56 bis 63 beschrieben.

Der Bedarf zur Übertragung von Zusatzinformationen im Rund­ funk wächst ständig. Das setzt die bestmögliche Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Frequenz- und Zeitressourcen, auch für programmkennzeichnende und ergänzende Informatio­ nen, voraus.

Für den Bedarf an programmergänzenden Informationen wird hauptsächlich das "RDS-Verfahren" (Radiodatensystem) und das "ARI-Verfahren" (Autofahrerrundfunkinformationssystem) benutzt. Beide Verfahren benutzen einen Hilfsträger (57 kHz), der entsprechend moduliert wird.

Fig. 1 zeigt die Lage des Hilfsträgers im NF-Spektrum. Wäh­ rend beim ARI-Verfahren nur wenige Kenninformationen (z. B. Bereichskennung und Durchsagekennung) übertragen werden können, gestattet das RDS-Verfahren die Übertragung größe­ rer Datenmengen. Die erreichbare Übertragungsgeschwindig­ keit beträgt ca. 1,24 kBit/s. Dabei sind aber für einzelne Anwendungen wie Radiotext, TMC (Traffic message channel), PTY o. ä. nur wenige Gruppen in einer Sekunde nutzbar. Die effektiv nutzbare Übertragungsgeschwindigkeit liegt teil­ weise nur bei einigen wenigen 10 Bit/s.

Bekannt sind außerdem weitere Unterträgerverfahren, die mit digital oder analog modulierten Unterträgern im Frequenzbe­ reich oberhalb des RDS-Trägers arbeiten. Als Beispiele sol­ cher Verfahren seien das Verfahren der Fa. SEIKO und das sog. SCA-Verfahren genannt.

Die vorgenannten Verfahren haben alle gemeinsam den Nach­ teil, daß für die sichere Funktion Anteile des Frequenzhu­ bes vom Nutzsignal benötigt werden. Hinzu kommt, daß die Reichweite der Zusatzinformationen nicht mit der Reichweite des NF-Kanals, insbesondere beim Monoempfang, identisch ist. Als weiterer Nachteil ist auch die mit den Unterträ­ gerverfahren erreichbare Übertragungsgeschwindigkeit zu werten, welche für die Einzelanwendungen nur gering ist.

Bei Übertragungswegen, die große Gebiete versorgen, (z. B. Satelliten-Rundfunk) ist die Übertragung von regional rele­ vanten Zusatzinformationen außerhalb des Nutzkanals teil­ weise nicht möglich oder aber mit zusätzlichem Aufwand ver­ bunden. Eine Anwendung im AM-Hörrundfunk ist nicht oder nur mit Einschränkungen möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß, ohne zusätz­ lichen Bedarf an Frequenzhub, ein Datenübertragungskanal mit hoher Übertragungskapazität für die Übertragung von Zusatzinformationen bereitgestellt wird.

Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 beschriebenen Verfahren gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Kennzeichen der Unteransprüche 2 bis 11 beschrieben.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist im Kennzeichen des Patentanspruch 12 beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörenden Zeichnungen zeigen die:

Fig. 1 die Lage der Zusatzträger im Frequenzspektrum beim Stand der Technik,

Fig. 2 das Eintasten der Zusatzträger in den Multiplexweg,

Fig. 3 das Eintasten der Zusatzträger in den NF-Weg,

Fig. 4 das NF-Spektrum mit Hilfsfrequenz,

Fig. 5 die Aufteilung des Bitstroms und die Tab. 1 eine Abschätzung der theoretisch und praktisch erreichbaren Übertragungsraten für ausgewählte Modulationsverfahren beim FM-Hörrundfunk.

Für das Beispiel ist die Nutzung eines digital modulierten Zusatzträgers erläutert. Anstatt eines Trägers können selbstverständlich auch mehrere Zusatzträger (Mehrträger­ verfahren) verwendet werden.

Fig. 2 zeigt ein Übersichtsbild für den Übertragungskanal, die zusätzlich erforderlichen Funktionseinheiten sind stark umrandet. Dabei ist zu erkennen, daß der Zusatzdatenträger außerhalb des klassischen FM-Sendeweges erzeugt wird. Der Zusatzträger kann in seiner Bezugsphase z. B. mit dem Stereopilotträger, ggf. mit der Trägerphase oder einer Hilfsfrequenz synchronisiert werden, um einfachste Demo­ dulationsschaltungen zu ermöglichen.

Die Art der digitalen Modulation kann frei gewählt werden. In der Tab. 1 ist eine Abschätzung der Übertragungsge­ schwindigkeit bis zu einer 64-QAM-Modulation erfolgt. Die dem Zusatzträger digital aufmodulierten Datenströme werden über einen Umschalter in den NF-Kanal eingetastet. Dabei kann die Eintastung des Zusatzkanals in den linken/rechten Tonkanal oder in den Multiplexkanal erfolgen. Im Fall ste­ reofoner Anwendung können in den beiden Tonkanälen auch getrennte Datenwege eingerichtet werden.

Im Beispiel der Fig. 2 ist die Eintastung in den Multiplex­ kanal und im in Fig. 3 dargestellten Beispiel in den linken Kanal erklärt.

Die Eintastung in den Multiplexweg wird auf der Sendeseite vorgenommen. Dabei ist eine einfache Synchronisierung des Zusatzträgers mit der Pilotfrequenz möglich. Im Empfänger kann dadurch eine einfache Demodulationsschaltung aufgebaut werden.

Bei der Eintastung in die Tonkanäle (auf der Studioseite möglich und sinnvoll) wird die Generierung und Übertragung einer Synchronisierfrequenz bei z. B. 15 kHz vorgeschlagen, um auch hier wieder eine einfache Demodulation zu errei­ chen. Fig. 4 zeigt eine mögliche NF-Spektrumsbelegung mit dem Zusatzträger und dem Pilotsignal.

Eine Synchronisierung ist auch über Synchronisationsbits innerhalb des Datenstroms möglich. Auch ist die Aufteilung des Datenstroms in einen Kopfteil für die Synchronisation o. ä. und einen Datenteil sinnvoll. Dieser Kopfteil kann dann zweckmäßigerweise mit einer niederstufigen digitalen Modulation übertragen werden, um auch hierbei eine relativ einfache Demodulation zu unterstützen (siehe hierzu auch Fig. 5).

Die Zeitdauer für die Eintastung ist frei wählbar und kann dem Übertragungsbedarf angepaßt werden. Aufgrund der hohen Datenkapazität ist die Eintastung als kurze Bursts, z. B. nach den Nachrichten, Zeitzeichen, Stationskennungen o. ä. sinnvoll. Auch erscheint es durchaus sinnvoll, den digita­ len Zusatzträger für die Gestaltung des Zeitzeichens, der Stationskennung oder anderer Standardtonfolgen zu benutzen. Aufgrund der des hohen Automatisierungsgrades bei der Pro­ grammproduktion und bei der Programmabwicklung können die Bursts auch zu größeren Einheiten zusammengefaßt und in geeigneten Zeiten (Nachts, frühe Morgenstunden) übertragen werden. Im Empfänger erfolgt eine geeignete Auswertung und Zwischenspeicherung.

Bedingt durch den guten Störabstand im NF-Nutzkanal, kann der Pegel für den Zusatzdatenträger bis auf das für die Demodulation erforderliche Maß reduziert werden. Die Anwen­ dung eines Kanalschutzes erhöht die Übertragungssicherheit und bietet Spielraum für weitere Pegelreduzierungen. Der Kanalschutz ist besonders unter dem mobilen Empfangsaspekt von Bedeutung.

Durch die Anwendung moderner digitaler Modulationsverfahren mit einer hohen Bandbreiteeffizienz ist bei relativ gerin­ gem Störabstandsbedarf einen Zusatzdatenkanal im NF-Kanal zu schaffen, der langfristig Datenanforderungen im gesamten Versorgungsgebiet des UKW-Senders bewältigen kann. So kann mit diesem Zusatzkanal ein Vielfaches der Übertagungsge­ schwindigkeit des RDS-Kanals erreicht werden. Dadurch sind eine Reihe von Anwendungen möglich, die durch die Nutzung der RDS-Technik nicht oder nur zum Teil erreichbar sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der digital modulierte Zusatzträger auch Informationen für die meßtechnische Auswertung des Übertragungskanals übertragen kann oder der digital modulierte Zusatzträger selbst für die Auswertung der Eigenschaften des Übertragungskanals genutzt werden kann.

Ein perspektivisch bedeutsamer Vorteil ist auch dadurch gegeben, daß der Zusatzkanal auch bei zukünftigen digitalen Modulationsverfahren für das NF-Nutzsignal (DAB-Rundfunk, Satellitenrundfunk) mit übertragen werden kann. Daraus ergibt sich, daß heute auf die Nutzung des Kanals aufgebaute Anwendungen auch bei neuen digitalen Rundfunksystemen weiter verwendet werden können.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die Übertragung der Zusatzinformationen parallel und unabhängig vom RDS-Verfahren erfolgen kann. Es entsteht kein zusätzlicher gerätetechnischer Aufwand auf der Senderseite oder in den BK-Netzen.

Tabelle 1

Claims (12)

1. Verfahren zur Übertragung von Zusatzsignalen innerhalb eines niederfrequenten Übertragungskanals, insbesondere in einem Rundfunkkanal mit einem/mehreren modulierten Zusatzträger/n, dadurch gekennzeichnet, daß studio- bzw. senderseitig der/die Zusatz­ träger während definierter Zeiträume in den Signalweg eines Nutzsignales eingetastet und dabei digital modu­ liert wird/werden und daß empfangsseitig die rückge­ wonnenen digitalen Informationen gespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die definierten Zeiträume der Zusatzträgereintastung in Form von zu Gruppen zusammengefaßter Daten-Bursts in zeitlich großen Abständen übertragen werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zusatzdatenstrom in einen Kopfteil und in einen Datenteil zerlegt wird und für den Kopf­ teil ein niederstufiges digitales Modulationsverfahren und für den Datenteil ein höherstufiges Modulations­ verfahren verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die definierten Zeiträume der Eintastung des/der Zusatzträger mit der Pilotfrequenz oder einem Synchronhilfssignal synchronisiert wird/werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die definierten Zeiträume der Zusatzträger­ eintastung zur Gestaltung von Zeitzeichen, Stations­ kennungen, bzw. anderen Standardtonfolgen verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die übertragenen und auf der Empfangsseite gespeicherten Informationen im Empfänger selbst oder in Zusatzeinrichtungen zum schnelleren Auffinden von gewünschten Programmteilen oder zu Archivierungs­ zwecken ausgewertet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eintastung in das Nutzsignal des linken bzw. rechten Tonkanals, in das Multiplexsignal, bzw. in den Monokanal beim Hörrundfunk erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eintastung in das Nutzsignal des ersten bzw. zweiten Tonkanals beim Fernsehrundfunk erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zusatzinformationen für ein Fernsehsignal in wenigstens einem der Begleitkanäle übertragen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein eingetasteter Zusatzträger mit Signalen zur Messung der Kanaleigenschaften beaufschlagt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Zusatzträger selbst für die Messung der Kanaleigenschaften benutzt wird.

12. Vorrichtung zur Übertragung von Zusatzsignalen inner­ halb eines niederfrequenten Übertagungskanals, insbe­ sondere in einem Rundfunkkanal mit einem/mehreren modulierten Zusatzträger/n, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einem Nutzsignalweg zum Sender hin ein steuerbarer Umschalter und an des­ sen Steuereingang eine Eintaststeuerung liegen, und daß am ersten Eingang dieses Umschalters das zu beauf­ schlagende Nutzsignal und an dessen zweitem Eingang der/die Zusatzträger über eine digitale Modulation liegen.